Le diagnostic de la maladie d’Alzheimer (MA) s’appuie sur des critères clinico-biologiques combinant un déficit de la mémoire épisodique et un marqueur biologique (dosage dans le liquide céphalorachidien, imagerie nucléaire) indicateur des changements qui signent le début de la maladie. Un phénomène biologique précoce de la maladie est la production de dépôts du peptide amyloïde dont le principal site de production à partir de son précurseur, l’APP, est le compartiment endosomal. L’apparition dans le cerveau d’endosomes élargis précède celle des dépôts amyloïdes.Nous avons analysé deux marqueurs biologiques. D’abord la charge amyloïde cérébrale par fixation du ligand [PiB] en tomographie d’émission de positrons (TEP) dans le cerveau des malades atteints d’une atrophie corticale postérieure (ACP). Puis nous avons étudié les endosomes dans les cellules périphériques (leucocytes mononucléaires et fibroblastes) de patients MA, et dans des lignées lymphoblastoïdes (LCL) d’individus porteurs d’une trisomie 21 dont 45% développent une MA à l’âge de 60 ans (contre 3 % dans la population générale), principalement en raison de la présence d’une troisième copie du gène codant l’APP, localisé sur le chromosome 21. Nos travaux montrent des profils de marquage [PiB] similaires entre la MA et l’atrophie corticale postérieure (ACP) aussi bien en intensité qu’en topographie. L’étude des endosomes montre que les modifications du compartiment endosomal sont détectables en périphérie du système nerveux central et sont corrélées au marquage des dépôts amyloïdes cérébraux. Ces altérations pourraient constituer un outil de diagnostic à partir de prélèvements sanguins. / Alzheimer’s disease (AD) diagnostic is based on clinical and biological criteria, and is dependent on impairment of the episodic memory together with a marker of the underlying pathophysiologic process. One of the earliest events in AD pathology in the brain is formation of Amyloid deposits in the extracellular space. One of the main subcellular sites of amyloid-β (Aβ) production from amyloid precursor protein (APP) processing is the endosomal compartment. Appearance of endosomal abnormalities precede the formation of amyloid deposits, in the brain areas affected by disease progression in AD. In the present work we first studied brain amyloid load in patients with posterior cortical atrophy using [11C]PiB ligand retention in positron emitting tomography (PET). In a second part we studied the endosomal compartment in peripheral cells (fibroblasts and mononuclear leucocytes, PBMC) from AD patients, and in lymphoblastoid cell lines (LCL) from Down’s syndrome (DS) individuals where a third copy of amyloid-precursor-protein-coding gene located on chromosome 21 is known to initiate early Alzheimer’s pathology in most DS individuals. Our work shows similar profiles in topography and intensity of [PiB] binding in AD and posterior cortical atrophy (PCA), confirming underlying AD pathology in atypical focal presentations of AD. Analysis of endosomes yielded a significant increase in the frequency of cells with large endosomes in all analyzed cell types, and mean endosome volume correlated to [PiB] binding in PBMC. This result indicates that modifications of the endosomal compartment are seen in the periphery of central nervous system and may represent diagnostic tool from blood.

Pas de résumé en français / The cortex can be viewed as a network of functional areas. A cortical area, composed ofneurons forming local connections, interacts with other areas via long distance connections.Each neuron receives multiple inputs and has to integrate the incoming signals. This integrativecapacity is the basis of the computational power of the brain. Our work concentrates onunderstanding the principles that govern the structure of the cortical network i.e. the allocationof neural resources as well as the anatomical segregation between processing steams. Usingretrograde tracer injections we extract two quantitative parameters: (i) the proportion ofSupragranular Labelled Neurons (SLN) identifies the feedforward (FF) or feedback (FB)operation between the source and target area; (ii) the Fraction of Labelled Neurons (FLN)identifies the magnitude of a connection pathway.We have made repeat injections in V1, V2, V4 to investigate the consistency of corticalpathways. This showed that (i) connection weights are consistent between animals; (ii) the listof areas projecting to each injection site is highly reproducible. We find that there are fixedFLN values for each pair of interconnected areas. The FLN values of all the afferent pathwaysto a given target span over a factor of 6 levels of log and although there is some overdispersiontheir variability is not larger than one single level of log meaning that there is a specificconnectivity profile for each area. Futermore the FLN follow a lognormal distribution. Inlognormals the mode is lower than the median and the mean i.e. the majority of pathways haveFLN weaker than the average FLN, meaning that strong projections are rare. If instead thedistribution of FLN was to follow a power law, then high FLN values would have been evenrarer. We found, a regularity in that the strongest input is invariably from within the injectedarea, second strongest are the inputs from areas sharing common borders with the target area.Sub-cortical inputs have a weak FLN, even when they are associated with an importantfunctional role such as the LGN → V1 pathway. We found that projection distance is inverselyrelated to the FLN value and an exponential distance rule operates that constrains short distanceprojections to high FLN and long distance projections to low FLN.We injected a total of 26 cortical areas homogenously distributed across the cortex. Thisrevealed 1232 projection pathways. Roughly 30% of pathways that we reveal have notpreviously been reported in the literature. Our ability to find new connections is due to theimproved tracing and brain segmentation techniques. We scan the whole brain at up to 80μmintervals to detect projection neurons, and this, as discussed in the text, is a major advantage toexisting studies. The weak long distance connections were shown to contract the characteristicpath-length of the graph (number of hops needed to go between any two areas).Our analysis of the graph showed that contrary to current belief the cortical inter-areal networkis dense (i.e. 58% of the connection that could exist do exist). At such a density, models basedon binary features such as small world cannot capture the specificity of the graph. Hence thecortex does not correspond small–world network, with sparse clustered graph possessingempowered by few critical projecitons that ensure short characteristic path-lengths. Furtheranalysis of pathway efficiency showed that the short distance connections of high magnitudeprovide large bandwidth for local connectivity and form a backbone of clustered functionallyrelated areas. This backbone is embedded in a sea of weak connections providing direct linksbetween cortical areas. We refer to this architecture as a tribal–network. We speculate that thesmall scale and high density that characterize the cortico-cortical network is facilitating theemergence of synchrony between cortical areas.

Les divisions méiotiques sont très asymétriques en taille et génèrent une très grosse cellule, l'ovocyte, et deux petites cellules, les globules polaires. Cette asymétrie est permise par la migration du fuseau lors de la première division jusqu'au cortex le plus proche. Cette migration ne dépend pas des microbutules mais de la Myosin-II et d'un réseau de filaments d'actine nucléé par la coopération des nucléateurs de filaments droits Formin-2 et Spire1/2. Des observations préliminaires effectuées au laboratoire ont décrit un épaississement du cortex d'actine pendant la migration du fuseau, mais pourtant il avait été montré que la tension corticale, un paramètre décrivant la rigidité de l'ovocyte, diminue pendant la migration du fuseau. J'ai montré que cet épaississement est indispensable à la migration du fuseau et est nucléé par le nucléateur de filaments branchés Arp2/3, sous le contrôle de la voie Mos/MAPK. De plus, il provoque la diminution de la tension corticale en délocalisant la Myosin-II, ce qui est indispensable à la migration du fuseau. Finalement, j'ai montré que le chute de tension est un mécanisme d'amplification du déséquilibre des forces présent initialement (grâce au léger décentrage du noyau) qui déclenche la migration du fuseau. / Meiotic divisions are highly asymmetric divisions in size, generating a big cell, the oocyte, and two tiny cells, the polar bodies. This asymmetry is ensured by the migration of the first meiotic spindle to the closest cortex. This migration does not depend on microtubules but on Myosin-II and an F-actin meshwork nucleated by cooperation of straight filament nucleators Formin-2 and Spire1/2. Preliminary studies in the lab described a thickening of the F-actin cortex during spindle migration, but paradoxically cortical tension, a physical parameter describing the stiffness of the cell, drops during spindle migration. I have shown that this thickening is required for spindle migration and nucleated by the branched actin nucleator Arp2/3, under the control of the Mos/MAPK pathway. Furthermore, it promotes the decrease in cortical tension by triggering the delocalization of Myosin-II from the oocyte cortex, which is crucial for spindle migration. Finally, I have shown that the drop in cortical tension is an amplificatory mechanism to the initial unbalance of forces (due to a slight off-centered position of the nucleus) triggering the motion of the spindle.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'hétérotopie en bande sous-corticale (SBH) est une malformation caractérisée par la présence d'une bande de neurones ectopiques en regard du cortex normal ou normotopique. La plupart des patients ont une mutation d'un gène encodant une protéine indispensable à la migration des neurones. Les patients présentent une épilepsie pharmacorésistante. La chirurgie ne donne pas de résultats satisfaisants, le foyer épileptogène n'étant jamais clairement délimité. Un modèle de rat reproduisant les caractéristiques observées chez les patients à pu être généré. Même s'il est clair que le cortex normotopique et l'hétérotopie participent aux évènements épileptiformes, leur zone de genèse reste néanmoins inconnue. Le but de cette thèse a été de localiser l'origine de l'activité épileptiforme in vitro sur tranches de cerveau à l'aide d'une technique d'enregistrement multisite.Des activités épileptiformes (ILEs) ont été enregistrées à l'aide d'une technique d'enregistrement extracellulaire multisite à 60 canaux. Un outil d'analyse développé sous Matlab a ensuite permis de caractériser les ILEs et notamment leur origine et étendues spatiales. Après avoir identifié l'importance du cortex normotopique dans la genèse des ILEs, nous en avons supprimé l'excitabilité in vivo. Nous montrons que la surexpression de ces canaux dans les neurones ectopiques n'altère pas la susceptibilité aux crises des animaux concernés alors que la surexpression de ces canaux dans l'hétérotopie et dans le cortex normotopique améliore le phénotype épileptique. Nos résultats suggèrent ainsi un rôle majeur du cortex normotopique dans la genèse des activités épileptiques dans le syndrome du double cortex. / Subcortical Band Heterotopia (SBH) is a cortical malformation formed when neocortical neurons prematurely stop their migration in the white matter, forming a heterotopic band below the normotopic cortex, and is generally associated with intractable epilepsy. Although it is clear that the band heterotopia and the overlying cortex both contribute to creating an abnormal circuit prone to generate epileptic discharges, it is less understood which part of this circuitry is the most critical. Here, we sought to identify the origin of epileptiform activity in a targeted genetic model of SBH in rats.Rats with SBH were generated by knocking‐down the Dcx gene into neocortical progenitors of rat embryos. Origin, spatial extent and laminar profile of bicuculline‐induced interictal‐like activity on neocortical slices were analyzed by using extracellular recordings from 60‐channels microelectrode arrays. Susceptibility to pentylenetetrazole‐induced seizures was assessed by electrocorticography in head‐restrained nonanaesthetized rats. We show that the band heterotopia does not constitute a primary origin for interictal‐like epileptiform activity in vitro and is dispensable for generating induced seizures in vivo. Further, we report that most interictal‐like discharges originating in the overlying cortex secondarily propagates to the band heterotopia. Importantly, we found that in vivo suppression of neuronal excitability in SBH does not alter the higher propensity of Dcx‐KD rats to display seizures. These results suggest a major role of the normotopic cortex over the band heterotopia in generating interictal epileptiform activity and seizures in brains with SBH.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est la seule technique non invasive d'imagerie médicale qui permet la reconstruction de l'architecture neuronale du cerveau. Cette approche est fondamentale pour le domaine des neurosciences, qui tente continuellement de développer de nouveaux outils et modèles pour mieux détecter et étudier les maladies mentales et neurodégénératives, les troubles du développement, les tumeurs, les commotions, ainsi que plusieurs autres pathologies du cerveau humain. L'IRM de diffusion (IRMd) combinée à la tractographie rend possible l'extraction de l'information structurelle sur les fibres nerveuses. Ces méthodes permettent de visualiser, d'analyser et d'évaluer l'intégrité de la matière blanche, ceci afin d'identifier la présence d'anomalies le long des axones, causées par la démyélinisation, la mort axonale ou d'autres détériorations. La problématique est que ces méthodes ont une faible résolution comparée à une surface ou une image anatomique IRM. L'IRMd est limitée par son faible rapport signal sur bruit (SNR) et l'effet de volume partiel causé par la discrétisation. Certains modèles géométriques ont récemment été utilisés pour mieux modéliser l'expansion corticale, la topologie des plis corticaux et l'organisation des couches de la matière grise. Toutefois, ces modèles fournissent seulement de l'information sur l'organisation du cortex et non pas sur la matière blanche comme telle, ni sur la structure des neurones. Cette recherche vise à modéliser la structure complexe des fibres de la matière blanche à l'aide d'équations différentielles et de flots géométriques. Ce mémoire présente différents modèles mathématiques (surface et flot) ainsi que leur intégration avec la méthode des différences finies. Nous proposons également d'utiliser un maillage de la surface corticale afin d'améliorer la précision de l'IRMd et de limiter l'effet de volume partiel. Validée qualitativement et quantitativement avec l'aide d'acquisitions hautes résolutions du Human Connectome Project (HCP) et d'un jeu de données de reproductibilité de test-retest, cette méthode permet d'améliorer la tractographie. Les résultats de ces travaux permettront de faire le pont entre l'imagerie de diffusion (IRMd) et les modalités propres à l'imagerie fonctionnelle (EEG, MEG, IRMf et TMS), pour lesquelles la structure des axones situés sous le cortex est essentielle pour bien modéliser et comprendre le fonctionnement cérébral.

Notre travail a porté : 1) sur l'étude des modifications d'excitabilité corticale au cours du traitement des poussées de sclérose en plaques (SEP) et de l'évolution naturelle des formes progressives de SEP ; 2) sur la caractérisation du tremblement d'action, fréquemment observé dans le cadre de cette maladie et qui constitue une importante source de handicap. Ceci a conduit à la réalisation de 5 études. La première étude a démontré que l'amélioration rapide des performances motrices observées à la suite du traitement de poussées de SEP par une corticothérapie administrée en flash quotidien sur plusieurs jours, s'accompagnait de modifications significatives d'excitabilité corticale étudiée par stimulation magnétique transcrânienne. Ces modifications portaient sur la balance d'influences GABAergiques et glutamatergiques au sein du cortex moteur. Cette augmentation d'excitabilité survient bien avant toute possibilité de remyélinisation ou de régénérescence axonale et constitue donc une amélioration fonctionnelle induite par le traitement. Dans la deuxième étude, différents paramètres d'excitabilité corticale ont été suivis sur un an chez des patients présentant une forme progressive de SEP, traitée ou non traitée. Cette étude a mis en évidence une diminution de l'inhibition intracorticale et une augmentation du seuil moteur au repos chez les patients non traités, accompagnant une augmentation des scores cliniques de handicap. En revanche, les patients traités restaient stables, aussi bien sur le plan neurophysiologique que clinique. Ces résultats montrent que l'évolution de la SEP progressive est associée à une altération globale et évolutive de l'excitabilité du cortex moteur, portant aussi bien sur les neurones pyramidaux que sur les circuits de contrôle inhibiteur, probablement liée à l'aggravation de la perte neuronale au fil du temps. Nos résultats montrent également que différents types de traitement immunomodulateur peuvent arrêter ce cours évolutif. Dans une troisième étude, nous avons caractérisé l'existence d'un tremblement chez 32 patients atteints de SEP au moyen d'enregistrements électromyographiques et accélérométriques réalisés au membre supérieur. Ces enregistrements n'ont permis de confirmer l'existence d'un véritable tremblement que chez un seul patient. L'étude neurophysiologique concomitante de circuits de contrôle cérébelleux et protubérantiels a permis de montrer que la plupart des aspects cliniques de tremblement dans la SEP ne révélait en fait qu'un pseudo-tremblement lié en grande partie à des dysfonctions cérébelleuses. Nos deux dernières études ont permis de préciser ce résultat, au moyen d'une analyse du signal électromyographique et accélérométrique par décomposition modale empirique associée à une transformée de Hilbert-Huang. Cette méthode d'analyse apparaît valide et performante pour caractériser les tremblements et pseudo-tremblements survenant dans la SEP et les distinguer d'autres types de tremblement, comme le tremblement essentiel. / Our work focused on: 1) the study of cortical excitability changes in the treatment of multiple sclerosis (MS) relapses and the natural history of progressive forms of MS; 2) the characterization of action tremor, which is frequently observed in the course of the disease and is a major source of disability. This has led to the realization of five studies. The first study demonstrated that a rapid improvement in motor performance can be observed following treatment of MS relapses by intravenous corticosteroids administered daily over several days, accompanied by significant changes in cortical excitability parameters studied by transcranial magnetic stimulation techniques. These changes focused on the balance between GABAergic and glutamatergic influences in the motor cortex. An increase in cortical excitability occurs well before any possibility of remyelination or axonal regeneration, demonstrating a functional improvement induced by the treatment. In the second study, different parameters of cortical excitability were followed over one year in patients with progressive MS, treated or untreated. This study showed a decrease of intracortical inhibition and increased motor threshold at rest in untreated patients, accompanying a worsening of clinical disability scores. In contrast, treated patients remained stable, both on clinical and neurophysiological parameters. These results show that the evolution of progressive MS is associated with a global and progressive impairment of motor cortex excitability, concerning both pyramidal neurons on inhibitory control circuits, probably due to the progression of cortical neuronal loss over time. Our results also showed that different types of immunomodulatory therapy can stop this evolutionary course. In a third study, we characterized the existence of action tremor in 32 MS patients using electromyographic and accelerometer recordings in the upper limb. These recordings confirmed the existence of a real tremor in only one patient. Concomitant neurophysiological study of cerebellar and pontine circuits of control showed that most of the clinical aspects of tremor in MS in fact revealed a pseudo-tremor largely due to cerebellar dysfunctions. Our last two studies have clarified this result by means of an analysis of the electromyographic and accelerometer signal using empirical mode decomposition associated with Hilbert-Huang transform. This method of analysis appears valid and effective to characterize tremor or pseudo-tremor occurring in MS patients and to distinguish them from other types of tremor, such as essential tremor.

L'objectif de ce travail est de modéliser la formation, la maintenance et la réorganisation des cartes corticales somesthésiques en utilisant la théorie des champs neuronaux dynamiques. Un champ de neurones dynamique est une équation intégro-différentiel qui peut être utilisée pour décrire l'activité d'une surface corticale. Un tel champ a été utilisé pour modéliser une partie des aires 3b de la région du cortex somatosensoriel primaire et un modèle de peau a été conçu afin de fournir les entrées au modèle cortical. D'un point de vue computationel, ce modèle s'inscrit dans une démarche de calculs distribués, numériques et adaptatifs. Ce modèle s'avère en particulier capable d'expliquer la formation initiale des cartes mais aussi de rendre compte de leurs réorganisations en présence de lésions corticales ou de privation sensorielle, l'équilibre entre excitation et inhibition jouant un rôle crucial. De plus, le modèle est en adéquation avec les données neurophysiologiques de la région 3b et se trouve être capable de rendre compte de nombreux résultats expérimentaux. Enfin, il semble que l'attention joue un rôle clé dans l'organisation des champs récepteurs du cortex somato-sensoriel. Nous proposons donc, au travers de ce travail, une définition de l'attention somato-sensorielle ainsi qu'une explication de son influence sur l'organisation des cartes au travers d'un certain nombre de résultats expérimentaux. En modifiant les gains des connexions latérales, il est possible de contrôler la forme de la solution du champ, conduisant à des modifications importantes de l'étendue des champs récepteurs. Cela conduit au final au développement de zones finement cartographiées conduisant à de meilleures performances haptiques / The aim of the present work is the modeling of the formation, maintenance and reorganization of somatosensory cortical maps using the theory of dynamic neural fields. A dynamic neural field is a partial integro-differential equation that is used to model the cortical activity of a part of the cortex. Such a neural field is used in this work in order to model a part of the area 3b of the primary somatosensory cortex. In addition a skin model is used in order to provide input to the cortical model. From a computational point of view the model is able to perform distributed, numerical and adaptive computations. The model is able to explain the formation of topographic maps and their reorganization in the presence of a cortical lesion or a sensory deprivation, where balance between excitation and inhibition plays a crucial role. In addition, the model is consistent with neurophysiological data of area 3b. Finally, it has been shown that attention plays a key role in the organization of receptive fields of neurons of the somatosensory cortex. Therefore, in this work has been proposed a definition of somatosensory attention and a potential explanation of its influence on somatotopic organization through a number of experimental results. By changing the gains of lateral connections, it is possible to control the shape of the solution of the neural field. This leads to significant alterations of receptive fields sizes, resulting to a better performance during the execution of demanding haptic tasks

Le terme de neurodéveloppement dans son acception la plus large renvoie à l'ensemble des processus permettant le développement du système nerveux depuis les étapes les plus précoces de sa formation in utero jusqu'aux étapes plus tardives de maturation à l'adolescence aboutissant au système nerveux adulte. Les travaux de ces quarante dernières années ont conduit à proposer un modèle neurodéveloppemental des troubles psychiatriques, notamment schizophréniques, sur la base d'arguments génétiques, épidémiologiques et d'imagerie. Ce modèle propose que l'apparition de la maladie soit liée à une/des anomalie(s) dans les processus de formation (neurodéveloppement précoce) et de maturation (neurodéveloppement tardif) du système nerveux, sous l'effet combiné de facteurs génétiques et environnementaux. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à préciser les effets des anomalies neurodéveloppementales sur les troubles psychiatriques, notamment schizophréniques à travers l'étude de différents marqueurs. La première étude a pour objectif d'étudier les corrélations entre deux marqueurs du développement cérébral précoce : un marqueur clinique (les signes neurologiques mineurs) et un marqueur en imagerie (la sulcation du cortex cérébral) dans une population de sujets atteints de schizophrénie. Une corrélation entre ces deux marqueurs est mise en évidence : l'index de sulcation est d'autant plus faible que les sujets présentent des signes neurologiques mineurs significatifs. Notre conclusion est que l'étude combinée de différents marqueurs peut permettre d'isoler des sous-groupes de patients ayant eu des atteintes neurodéveloppementales précoces plus marquées. La deuxième étude a pour objectif de caractériser l'effet de différents marqueurs d'anomalies neurodéveloppementales précoces sur le fonctionnement cognitif de sujets atteints de schizophrénie. L'effet sur le contrôle exécutif (mesuré par la tâche du Trail Making Test) de marqueurs cliniques (signes neurologiques mineurs, latéralisation manuelle) et en imagerie (sulcation du cortex cingulaire antérieur et élargissement des ventricules ventraux) est mesuré en recherchant les effets principaux et les interactions entre chaque marqueur. Nous trouvons des interactions entre différents marqueurs, avec principalement un effet de sommation non-linéaire. Notre interprétation est que les différents marqueurs reflètent des atteintes distinctes, bien que toutes précoces, du développement cérébral avec un effet final commun sur les fonctions exécutives. La troisième étude a pour objectif de préciser la spécificité de la sulcation comme marqueur d'anomalies neurodéveloppementales précoces à travers son étude dans une population de sujets adultes présentant un trouble du spectre autistique (TSA), pathologie débutant dès la petite enfance, en lien évident avec des atteintes neurodéveloppementales précoces. Des anomalies de sulcation du cortex cingulaire antérieur, similaires à celles observées chez les patients atteints de troubles schizophréniques, sont détectées chez les patients présentant un TSA. Ces résultats sont en faveur d'anomalies neurodéveloppementales précoces partagées entre différentes pathologies psychiatriques : les modifications de la sulcation corticale sont spécifiques non pas d'un trouble donné mais de la précocité des atteintes. En conclusion, nous proposons que l'étude des anomalies neurodéveloppementales soit intégrée dans une approche dimensionnelle en psychiatrie. / The term neurodevelopment in its broadest sense refers to all of the processes encompassing development of the nervous system from the earliest stages of formation in utero to later stages of maturation during adolescence to produce the fully functional adult nervous system. Work over the last thirty years has led to a neurodevelopmental model of human psychiatric disorders, including schizophrenia, based on genetic, epidemiological and imaging evidence. This model asserts that disease is fundamentally linked to or develops from abnormality(s) in the formation processes (early neurodevelopment) and maturation (late neurodevelopment) of the nervous system due to a combination of genetic and environmental factors. In this context this thesis aims to clarify the effects of neurodevelopmental abnormalities on psychiatric disorders, including schizophrenia, through the study of different markers. The first study aims to investigate correlations between markers of early brain development: a clinical marker (neurological soft signs) and an imaging marker (sulcation of the cerebral cortex) in a population of subjects with schizophrenia. A correlation between these two markers is presented: the sulcation index was found to be lower in subjects that had significant neurological soft signs. We concluded that the combined study of different markers may help to isolate subgroups of patients with greater early neurodevelopmental damage. The second study aims to characterize effects of different markers of early neurodevelopmental abnormalities on cognitive functioning in patients with schizophrenia. Effects on executive control (as measured by the Trail Making Test) were correlated with clinical markers (neurological soft signs, handedness) and imaging (sulcation of the anterior cingulate cortex and enlargment of the ventricles). We found interactions between different markers with a mainly non-linear summation effect. Our interpretation is that different markers reflect separate insults, though all early, on brain development with a common final effect on executive function. The third study aims to clarify the specificity of sulcation as a marker of early neurodevelopmental abnormalities by studying a population of adult subjects with autism spectrum disorder (ASD), a patholody beginning in early childhood and linked with evidence of early neurodevelopmental damage. Sulcation abnormalities of the anterior cingulate cortex, similar to those observed in patients with schizophrenia are detected in patients with ASD. These results suggest early neurodevelopmental abnormalities are shared by different psychiatric disorders and that changes in cortical sulcation are not specific to a given disorder but the early damage. In conclusion, we suggest that the study of neurodevelopmental abnormalities should be integrated into a dimensional approach in psychiatry.

La magnéto-encéphalographie (MEG) mesure l´activité cérébrale avec un excellent décours temporel mais sa localisation sur la surface corticale souffre d´une mauvaise résolution spatiale. Le problème inverse MEG est dit mal-posé et doit de ce fait être régularisé. La parcellisation du cortex en régions de spécificité fonctionnelle proche constitue une régularisation spatiale pertinente du problème inverse MEG. Nous proposons une méthode de parcellisation du cortex entier à partir de la connectivité anatomique cartographiée par imagerie de diffusion. Au sein de chaque aire d´une préparcellisation, la matrice de corrélation entre les profils de connectivité des sources est partitionnée. La parcellisation obtenue est alors mise à jour en testant la similarité des données de diffusion de part et d´autre des frontières de la préparcellisation. C´est à partir de ce résultat que nous contraignons spatialement le problème inverse MEG. Dans ce contexte, deux méthodes sont développées. La première consiste à partitionner l´espace des sources au regard de la parcellisation. L´activité corticale est alors obtenue sur un ensemble de parcelles. Afin de ne pas forcer les sources à avoir exactement la même intensité au sein d´une parcelle, nous développons une méthode alternative introduisant un nouveau terme de régularisation qui, lorsqu´il est minimisé, tend à ce que les sources d´une même parcelle aient des valeurs de reconstruction proches. Nos méthodes de reconstruction sont testées et validées sur des données simulées et réelles. Une application clinique dans le cadre du traitement de données de sujets épileptiques est également réalisée. / Magnetoencephalography (MEG) is a functional non-invasive modality which provides information on the temporal succession of cognitive processes with an excellent time resolution. Unfortunately, spatial resolution is limited due to the ill-posed nature of the MEG inverse problem for estimating source currents from the electromagnetic measurement. Cortex parcellation into regions sharing functional features constitutes a relevant spatial regularization. We propose a whole cortex parcellation method based on the anatomical connectivity mapped by diffusion MRI. Inside areas of a preparcellation, the correlation matrix between connectivity profiles is clustered. The cortex parcellation is then updated testing the similarity of diffusion data on both sides of pre-parcellation boundaries. MEG inverse problem is constrained from this result. Two methods have been developed. The first one is based on the subdivision of source space regarding the parcellation. The cortical activity is obtained on a set of parcels and its analysis is simplified. Not to force sources to have exactly the same value inside a cortical area, we develop an alternative method. We introduce a new regularization term in the MEG inverse problem which constrain sources in a same region to have close values. Our methods are applied on simulated and real subjects. Clinical application is also performed on epileptic data. Each contribution takes part of a pipeline whose each step is detailed to make our works reproducible.